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本論文由兩個主題所組成.第一個主題是研究矽(111)-7x7表面在高溫 時與微量的氧分子的反應情形.第二個主題是研究矽(111)-7x7表面固有的 點缺陷在高溫的動態行為.在第一個主題中,我們使用可變溫的隧穿式掃描 顯微儀(Scanning Tunneling Microscope: STM)研究矽(111)-7x7表面與 微量氧氣的反應情形.大多數的氧分子吸附在最表層的矽原子上,在 STM 的影像上呈現為亮點.當溫度超過250 C 時,吸附的氧分子開始在7x7的半 個單位晶格內作最近鄰的跳躍.分析數個溫度的跳動頻率,可求得氧分子的 跳躍活化能(activation energy)及頻率常數(frequency factor). 我門 同時發現在氧分子的跳躍過程中,有兩個中間態存在.只有一定比例的跳躍 事件可以觀察到這兩個中間態.同樣地分析數個溫度的跳躍事件,我門近一 步求得在跳躍的過程中,各分子態與中間態的跳躍活化能及頻率常數.我們 提出一個氧分子的跳躍模型,可以圓滿地解釋氧分子的跳躍行為.在第二個 主題,我們的研究對象轉向某一種存在矽(111)-7x7表面上的固有點缺陷( point defect),這種點缺陷在STM的影像上呈現為黑點且在溫度超過 500 C 後,開始在表面上跳動.經我們的確認,這種點缺陷並不是表面上的空位( vacancy),也不是由摻雜物(dopants)所造成的.我們更進一步地證實這種 點缺陷也不是由超高真空(UHV)腔內的主要殘存氣體所形成的.
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